[发明专利]一种基于帧格式参数可变的大动态单载波频域均衡方法

说明书

本发明提供了一种基于帧格式参数可变的大动态单载波频域均衡方法，根据多径信道时延参数计算CP长度，初始设定数据块的数目为最小值，根据消息包比特数计算每个数据块数据长度，最后得到导频长度并生成导频，确定帧格式；在最小均方误差算法基础上，提出一种新的噪声方差估计方法，提高低信噪比条件下的频域均衡性能。本发明兼顾考虑了均衡误包率性能与时延之间的平衡，利用“重复序列FFT后偶数位置数值为0”的定理为基础，只需前后导频相同即可，不需依赖于载波同步，因此适用于大动态多普勒条件。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是大容量传输中的一种单载波频域均衡方法，可用于复杂环境条件或低仰角通信时信道的估计与补偿。

背景技术

在超宽带通信系统中，当用户处于复杂环境或低仰角条件下，传输信号由于多径的影响带来严重的码间串扰，导致接收端的误比特率明显增大。在单载波通信中，解决多径问题通常采用时域均衡和频域均衡两种方法，随数据传输速率的加快、多径数目的增加，时域均衡技术的复杂度明显增高，已不适用于目前大容量数据传输系统，而频域均衡技术广泛应用于移动通信系统中，降低系统复杂度，提升系统性能。因此，对单载波频域均衡技术的研究有重要意义。

IEEE802.16定义了无线城域网的接口规范，在单载波传输方案里建议采用导频+数据块的方式实现频域均衡，提出连续传输模式(多块数据块和导频)和突发传输模式(单个数据块和导频)，但不足之处在于并没有指出连续传输模式下，均衡性能趋于最优时，帧格式中数据块的最少数目。数据块数目越多，信道估计越准确，但处理时延越大，耗费信号处理资源越多，因此，在固定长度的帧格式时，研究数据块数目如何选择有重要意义。

此外，IEEE802.16单载波传输方案里的连续传输模式，中间导频无法避免前面数据块带来的码间串扰，降低信道估计精度，需考虑帧格式数据段间添加可变长度CP和导频，隔离数据块对导频段码间串扰的影响，不足之处是增加了系统开销。

何粮宇在“单载波快传输系统多天线技术研究”(东南大学优秀硕士学术论文，2018.04)中指出单载波频域均衡常采用最小均方误差均衡算法，低信噪比条件下，均衡性能与噪声方差的估计精度密切相关，需考虑高精度的噪声方差估计方法。现有工程上噪声方差估计方法都是建立在载波同步的基础上，利用相关峰的自相关特性进行估计，或者直接设定为固定常数值，但不足之处在于，在某些大动态多普勒条件下，以及极低信噪比条件下，原有方法都不再适用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于帧格式参数可变的大动态单载波频域均衡方法。本发明提出两点发明：1)提出了一种适用于单载波频域均衡的帧格式设计方法，该方法给出帧格式中最小需要的数据块数目，提出CP和导频长度的设计方法，提出导频生成算法，该方法设计的帧格式信道估计精度高，处理时延小，加入CP隔离数据块对导频段码间串扰的影响；2)提出新的噪声方差估计方法，提高低信噪比条件下的频域均衡性能，同时该噪声方差估计方法适用于大动态多普勒条件。

为实现上述目的，本发明的技术思路是：

1)根据多径信道时延参数计算CP长度，初始设定数据块的数目为最小值，根据消息包比特数计算每个数据块数据长度，最后得到导频长度并生成导频，确定帧格式；

2)在最小均方误差算法基础上，提出一种新的噪声方差估计方法，提高低信噪比条件下的频域均衡性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的详细步骤如下：

步骤1：系统指标要求多径最大时延为τ，消息包比特数为N，符号周期为T_s，接收导频向量为U_r，本地导频向量为U_l，接收数据为{y_i}，则确定CP的符号数N_CP，满足条件：

N_CP＝f(τ/T_s)